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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

M 163882 KLASSE 2%. M 163882 CLASS 2%.

Gewisse Schwefelmetalle, z. B. Halbschwefelkupfer, verhalten sich im festen Zustande wie Leiter zweiter Klasse. Leitet man durch einen Stab aus reinem Halbschwefelkupfer einen elektrischen Strom und legt nachträglich die Stabenden an einen Galvanometer, so zeigt die Nadel einen Ausschlag — ein Zeichen, daß das Durchleiten des Stromes eine elektromotorische Gegenkraft, eine Polarisation, hervorgerufen hat. Der Widerstand des Halbschwefelkupfers ändert sich je nach Richtung, Intensität und Dauer des Stromdurchgangs; beim Beginn desselben ist der Widerstand groß, vermindert sich aber bei längerem Durchleiten des Stromes sowie auch, und zwar in ganz bedeutendem Maße, bei Temperaturerhöhung (Wiedemann, Die Lehre von der Elektrizität, II. Auflage, I. Band, S. 548).Certain sulfur metals, e.g. B. Half-sulfur copper, behave in the solid state like Second class ladder. Passed through a rod made of pure semi-sulfur copper an electric current and subsequently attaches the rod ends to a galvanometer, so the needle shows a rash - a sign that the passage of the current has caused a counter electromotive force, a polarization. The resistance of half-sulfur copper changes depending on the direction, intensity and duration of the passage of current; is at the beginning of the same the resistance is great, but decreases when the current is passed through for a longer period of time as well also, and to a very significant extent, when the temperature rises (Wiedemann, Die Doctrine of Electricity, 2nd Edition, Volume I, p. 548).

Die Eigenschaft des Halbschwefelkupfers, dem Strome je nach der Richtung desselben verschiedenen Widerstand entgegenzusetzen, sowie seine Eigenschaft, schon weit unterhalb seines Schmelzpunktes sich wie ein Elektrolyt zu verhalten, lassen diese Substanz geeignet erscheinen, zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom verwendet zu werden, also zur Konstruktion einer Gleichrichterzelle mit festem Elektrolyten, zum Unterschiede von den bisher bekannten Gleichrichterzellen mit einem in wässeriger Lösung oder in schmelzflüssigem Zustande befindlichen Elektrolyten, zu dienen.The property of semi-sulphurous copper, the current different depending on the direction of the same To oppose resistance, as well as its property, well below its melting point, like an electrolyte to behave, make this substance appear suitable for converting alternating current to be used in direct current, i.e. to construct a rectifier cell with solid electrolyte, in contrast to the previously known rectifier cells with an electrolyte in an aqueous solution or in a molten state, to serve.

Versuche mit Halbschwefelkupfer, welches auf die übliche Weise, nämlich durch Reduktion von Einfachschwefelkupfer in geschmolzenem Zustande und nachherigem Gießen in Stangenform, dargestellt war, liefertenExperiments with half-sulfur copper, which in the usual way, namely by reduction of monosulfur copper in the molten state and subsequent casting in the form of rods, provided

keine befriedigenden Ergebnisse, da sich das gegossene Halbschwefelkupfer schnell zersetzt. Es hat sich nun herausgestellt, daß ein brauchbarer fester Elektrolyt erhalten wird, wenn man bei der Darstellung des Halbschwefelkupfers das Umschmelzen vermeidet; demgemäß läßt man auf Kupferblech oder -draht von etwa 1 mm Dicke in einem Graphittiegel bei Rotglut unter Luftabschluß so lange Schwefel einwirken, als solcher noch aufgenommen wird.unsatisfactory results because the cast semi-sulfurous copper decomposes quickly. It has now been found that a useful solid electrolyte is obtained when one avoids remelting in the representation of the half-sulfur copper; accordingly is left on copper sheet or wire about 1 mm thick in a graphite crucible Red heat in the absence of air acts as long as sulfur is absorbed as such will.

Die bei der Verbindung des Schwefels mit dem Kupfer entwickelte Wärme . sichert den Fortgang der Reaktion, ohne aber das Reaktionsprodukt zum Schmelzen zu bringen, so daß man schließlich Platten oder Drähte aus Halbschwefelkupfer erhält. Diese weichen in ihrem Gefüge und ihren sonstigen Eigenschaften von dem von Wiedemann untersuchten Halbschwefelkupfer insofern völlig ab, als sie kristallinisch und in zwei Teile spaltbar sind und schon bei gewöhnlicher Temperatur den Strom ziemlich gut (etwa 50 mal besser als das Wiedemann'sehe Präparat) leiten, während andererseits bei Temperaturerhöhung die Leitfähigkeit auch nicht annähernd in solchem Maße wächst, wie dies für Halbschwefelkupfer festgestellt worden war. Alle diese Eigenschaften, welche den auf die angegebene Art dargestellten Körper als Elektrolyt für Gleichrichterzellen tauglich erscheinen lassen, gehen beim Umschmelzen desselben verloren.The heat developed when the sulfur and copper combine. secures the The reaction proceeds without, however, causing the reaction product to melt, so that ultimately plates or wires are obtained obtained from semi-sulfur copper. These give way in terms of their structure and other properties completely deviates from the semisulphur copper investigated by Wiedemann in that it is crystalline and in two parts are fissile and the current is quite good even at ordinary temperatures (e.g. 50 times better than the Wiedemann's preparation) conduct, while on the other hand the conductivity also does not occur when the temperature rises grows approximately to the same extent as has been established for semi-sulphurous copper was. All these properties that make the body represented in the specified way Make it appear suitable as an electrolyte for rectifier cells, go when remelting lost it.

Eine gemäß vorliegender Erfindung eingerichtete Gleichrichterzelle besteht aus einer Aluminiumplatte, welche die eine, aus einer beliebigen Metallplatte, welche die andere Elektrode abgibt, und aus einer zwischen denA rectifier cell set up in accordance with the present invention consists of one Aluminum plate, which one, from any metal plate, which is the other Electrode emits, and from one between the

Elektroden angeordneten und mit diesen in , inniger Berührung stehenden Platte aus nicht umgeschmolzenem Halbschwefelkupfer.Electrodes arranged and with these in, intimate contact plate from not remelted semisulphur copper.

Eine solche Zelle zeigt die merkwürdige Eigenschaft, daß sie, wenn die Aluminiumplatte die positive Platte ist, in einen Stromkreis eingeschaltet, demselben einen großen Widerstand entgegensetzt, hingegen den Strom ohne nennenswerten Widerstand durchläßt, ίο wenn der positive Pol mit der Halbschwefelkupferplatte verbunden wird. Such a cell exhibits the curious property that, when the aluminum plate is the positive plate, it is in a circuit switched on, opposed to it a great resistance, on the other hand the current lets through without significant resistance, ίο when the positive pole is connected to the semi-sulfur copper plate.

Eine solche Zelle ist in Fig. ι dargestellt, wo zwischen zwei Holzbrettchen ι drei Platten unmittelbar aufeinander liegen, deren unterste 2 beispielsweise eine amalgamierte Bleiplatte ist, die mittlere 3 aus Halbschwefelkupfer (etwas größer gehalten), die oberste 4 aus Aluminium besteht. Dieselbe setzt dem Strome bei Verbindung des positiven Poles mit Aluminium von allem Anfange einen sehr großen Widerstand entgegen, welcher binnen kurzem fast zur Nichtleitung anwächst und mehrere solche in derselben Reihenfolge aufeinander gebaute Zellen sind für den in derselben Richtung führenden Gleichstrom ein vollkommener Nichtleiter, während beim Stromwechsel der Widerstand sehr gering ist. Wie die Versuche zeigten, ist die Dicke der Platten ohne Bedeutung für die Wirksamkeit der Zelle, nur die Größe und innige (druckfreie) Berührung der Plattenoberflächen kommt in Betracht.Such a cell is shown in Fig. Ι, where ι three between two wooden boards Plates lie directly on top of one another, the lowest 2 of which, for example, is an amalgamated one Lead plate, the middle 3 made of semi-sulfur copper (slightly larger), the top 4 is made of aluminum. It sets the current when the positive pole is connected with aluminum from the very beginning there is a very great resistance, which within a short time grows almost to non-conduction and several such cells built one on top of the other in the same order are for the in direct current leading in the same direction is a perfect dielectric, while with Current change the resistance is very low. As the tests showed, the thickness is of the plates of no importance for the effectiveness of the cell, only the size and intimate (Pressure-free) contact with the plate surfaces is possible.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die Anordnung derAs shown in Fig. 2, the arrangement of the

genannten Substanzen statt in Platten auch in konzentrischen Röhren erfolgen. Hier ist wieder 1 der Isolator, 4 das Aluminium, 3 das Schwefelkupferpräparat, 5 eine Füllung von pulverisiertem Schwefelkupfer, gemischt mit Bleiamalgam und 2 ein Bleirohr, dessen Hohlraum zur Anbringung des Kontaktes dient.These substances can also be made in concentric tubes instead of in plates. Here is again 1 the insulator, 4 the aluminum, 3 the copper sulphide preparation, 5 a filling of powdered copper sulphide mixed with lead amalgam and 2 a lead pipe, its Cavity is used to attach the contact.

Von dem erhaltenen Halbschwefelkupfer waren jene Stücke die besten, welche eine von den beiden Seiten gegen das Innere fortschreitende kristallinische Struktur und eine bläuliche Anlauf farbe zeigten, welche auf einen Überschuß an Schwefel schließen läßt. Die Verwertung des geschilderten Verhaltens der Zelle Fig. 1 zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom erfolgt nach dem in Fig. 3 gezeichneten Schema auf folgende Weise: Die Anordnung besteht aus vier Zellen der in Fig. 1 beschriebenen Art, bei welchen jedoch die obersten zwei Aluminiumplatten 4 und die untersten zwei Bleiamalgamplatten 2 zu je einer größeren Platte verbunden sind, während die mittleren linksliegenden vier Platten aus Halbschwefelkupfer 3, Bleiamalgam 2, Aluminium 4 und wieder Halbschwefelkupfer 3 von den ihnen rechts gegenüberstehenden Platten gleicher Substanz durch eine Schicht 6 isoliert sind.Of the semi-sulphurous copper preserved, those pieces were the best, which one crystalline structure and a progressing from the two sides towards the interior showed bluish tarnish color, which suggests an excess of sulfur. The utilization of the described behavior of the cell Fig. 1 for the conversion of Alternating current in direct current takes place according to the scheme shown in FIG. 3 in the following way Way: The arrangement consists of four cells of the type described in Fig. 1, in which, however, the top two aluminum plates 4 and the bottom two lead amalgam plates 2 each form a larger plate are connected, while the middle left-lying four plates are made of half-sulfur copper 3, lead amalgam 2, aluminum 4 and again semi-sulfur copper 3 from the plates opposite them on the right Substance are isolated by a layer 6.

An zwei Stellen wird der von der Wechselstrommaschine 7 kommende Wechselstrom zugeleitet und an anderen zwei Stellen gleichgerichteter Strom abgenommen.In two places, the alternating current coming from the alternator 7 becomes fed in and withdrawn rectified current at two other places.

Um Wechselströme höherer Spannung gleichzurichten, müssen die übereinander liegenden Zellen vermehrt und mit separaten, untereinander verbundenen Einlagen aus dünnem Kupferblech versehen werden, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen, welche durch die an den Berührungsflächen zwischen Aluminium und Halbschwefelkupfer sich bildenden Funken entwickelt wird. 7;In order to rectify alternating currents of higher voltage, the superimposed Cells multiplied and with separate, interconnected deposits of thin Copper sheet should be provided to distribute the heat evenly, which by the sparks formed on the contact surfaces between aluminum and semi-sulfur copper is being developed. 7;

Diese Funkenbildung tritt meistens im Anfangsstadium auf und nimmt bei Belastung zu. Je nach der Stärke der Funkenbildung zeigen sich Spannungsverluste von 20 bis 35 Prozent. 8tThis sparking occurs mostly in the early stages and increases with load to. Depending on the strength of the spark, there are voltage losses of 20 to 35 percent. 8t

Obwohl der hier beschriebene Prozeß nach dem heutigen Stande der Theorie als elektrolytischer aufgefaßt werden soll, zeigt sich dennoch bei den bisherigen Versuchen keine nachweisbare Kupferausscheidung (weder auf der Aluminium- noch auf der Bleiberührungsseite der Halbschwefelkupferplatte), was eventuell auch auf einen elektrolytischen Prozeß nur zwischen Aluminium und Halbschwefelkupfer schließen ließe. Wenn letzteres der Fall ist, dann würden Aluminium und Halbschwefelkupfer wechselseitig Anode und Kathode und die äußerst dünn dazwischenliegende Luftschicht oder wahrscheinlicher die durch den anfänglichen starken Funkengang sich an dieser Stelle bildende Staubschicht der Elektrolyt sein. Diese Annahme steht in Übereinstimmung mit der Beobachtung, daß der Nutzeffekt des Apparates ungefähr im gleichen Grade steigt, als die fragliche Staubschicht ιοί allmählig zur Entwicklung kommt, Während gleichzeitig der dem Funktionieren nachteilige Funkengang sich abschwächt und fast aufhört.Although the process described here is considered to be electrolytic according to the current state of theory should be understood, the previous experiments show no detectable copper excretion (neither on the aluminum still on the lead contact side of the semi-sulfur copper plate), what possibly also to an electrolytic process only between aluminum and semi-sulphurous copper close. If the latter is the case, then aluminum and semi-sulfur copper would be alternating anode and cathode and the extremely thin layer of air between them or, more likely, the electrolyte dust layer that forms at this point as a result of the strong spark at the beginning be. This assumption is consistent with the observation that the efficiency of the apparatus is about the same Grade rises than the layer of dust in question ιοί gradually develops, while at the same time detrimental to functioning Spark movement weakens and almost stops.

Claims

Patent Claims:

1. Rectifier cell, characterized by the arrangement of a solid electrolyte, as shown with bypassing the remelting of the half-sulfur copper. IK

2. Embodiment of the rectifier cell according to claim 1, characterized in that that a half-sulfur copper plate between two electrode plates, one of which is an aluminum plate, 11; is arranged.

1 sheet of drawings.